质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）作为新一代高效清洁的电化学能源转化装置,有着效率高,低排放等优点。其中水管理是研究的热点和重点,良好的水管理是保证电池性能的关键。因此,为了找到移除多余的液态水的最优条件和理解流道内液态水传输的基本机理,研究液态水滴从扩散层表面的分离特性是非常有必要的,基于以上目标,本研究的工作总结如下:（1）设计了具有良好透光性的光学透明电池模型,电池模型中独特的拼装式结构体能保证拍摄过程中提供良好的成像效果,避免了常用的离线可视化实验中透明电池加工造成的成像不清晰和操作困难等因素对实验的干扰;搭建了离线可视化的实验平台,通过侧面成像的拍摄方法,研究液滴在扩散层表面和流道表面的成长及脱离过程中的动态特性。（2）离线可视化实验中的数据全部来源于对图像的处理,且液滴的动态变化过程中的形态复杂,液滴动态特性的变化通常反映在接触角和尺寸上,为了获取相关图像信息,提高数据处理的效率和精度,开发了基于Matlab脚本的自动图像处理方法,设计了三种不同的液滴接触角提取的方法,得出基于双圆轮廓拟合的方法能对液滴整周期变化的形态进行处理,提升了实验的可操作性和精度。（3）利用搭建的实验平台研究了液态水从不锈钢金属板上一个小孔中成长、变形和分离的动态特性,研究发现随着气流速度的增加,液滴脱离的时间变短,液滴的分离尺寸也变小。通过对液滴成长过程中的液滴的质心演变过程进行分析,从质心移动的角度阐述并划分了液滴从成长到分离过程中的三个阶段:液滴的成长阶段、液滴的振动阶段和液滴的脱离水孔运动阶段。（4）基于以上建立的实验平台和对液滴成长过程的三个阶段的划分,重点探究了GDL表面性质、流道的高度和气流速度对液滴脱离的影响,及液态水在GDL表面的流态。根据液态水的排出时间和压降特性分析了不同参数下的液态水移除效率。研究发现:在同一流道高度下,随着气流速度的增加,液滴的振动频率加快,相应的幅值减小,且液滴在脱离点时具有最高的瞬时频率,即脱离点的振动能量最大;通过PTFE对GDL表面进行疏水处理,可使液滴振动的频率更快且幅值更高,液态水脱离和排出可视化区域的时间更短,从而提高液态水的移除效率。